Транспорт белков из аппарата Гольджи

Клетка. Органоиды клетки.
Клеточная мембрана.
Плазмолемма
• – это оболочка клетки, которая обеспечивает не только
отграничение содержимого клетки от окружающей
среды, но и взаимодействие клетки с внеклеточной
средой.
• Плазматическая мембрана — тонкая пленка, состоит из
взаимодействующих молекул липидов и белков,
отграничивает внутреннее содержимое от внешней
среды, обеспечивает транспорт в клетку воды,
минеральных и органических веществ путем осмоса и
активного переноса, а также удаляет продукты
жизнедеятельности.
Функции плазмолеммы
•
•
•
•
•
1) разграничительная (барьерная);
2) рецепторная;
3) антигенная;
4) транспортная;
5) адгезивная (образование межклеточных
контактов).
Строение плазмолеммы:
• 1) двойной слой липидных молекул, составляющий
основу плазмолеммы, в которую местами включены
молекулы белков;
• 2) надмембранный слой;
• 3) подмембранный слой, имеющийся в некоторых
клетках.
• В каждой липидной молекуле различают две части:
• 1) гидрофильную головку;
• 2) гидрофобные хвосты, которые связываются друг с
другом и образуют билипидный слой. Гидрофильные
головки соприкасаются с внешней и внутренней средой.
• Белковые молекулы встроены в билипидный слой
мембраны локально и не образуют сплошного слоя.
По выполняемой функции белки
плазмолеммы подразделяются на:
•
•
•
•
•
1) структурные;
2) транспортные;
3) белки-рецепторы;
4) белки-ферменты;
5) антигенные детерминанты.
Надмембранный слой —
гликокаликс
• - образован внешней поверхностью плазмолеммы,
где находятся комплексы макромолекул белков +
гидрофильные головки липидов + цепочки.
Значительная часть поверхностных гликопротеидов
и гликолипидов выполняет в норме рецепторные
функции: воспринимает гормоны и другие
биологически активные вещества. Такие клеточные
рецепторы передают воспринимаемые сигналы на
внутриклеточные ферментные системы, усиливая
или угнетая обмен веществ, и тем самым оказывают
влияние на функции клеток.
Различают следующие способы
транспорта веществ:
• 1) диффузия веществ (ионов, некоторых
низкомолекулярных веществ) через
плазмолемму без затраты энергии;
• 2) активный транспорт веществ
(аминокислот, нуклеотидов и др.) с
помощью белков-переносчиков с затратой
энергии;
• 3) везикулярный транспорт (производится
посредством везикул).
Вези́кула
• — в цитологии — это относительно маленькие
внутриклеточные органоиды, мембранозащищенные сумки, в которых запасаются или
транспортируются питательные вещества.
• Везикула может присоединиться к внешней
мембране, сплавиться с ней и выпустить свое
содержимое в пространство вне клетки. Так может
происходить процесс выделения. Везикула — это
базисный инструмент клетки,
обеспечивающийметаболизм и транспорт вещества,
хранение ферментов также как настоящий
химически инертный отсек. Также везикулы играют
роль в поддержании плавучести клетки.
Транспорт веществ:
• эндоцитоз – транспорт веществ в клетку,
• экзоцитоз – транспорт веществ из клетки.
эндоцитоз подразделяется на:
• 1) фагоцитоз – захват и перемещение в клетку
плотных частиц;
• 2) пиноцитоз – перенос воды и небольших молекул.
Процесс фагоцитоза подразделяется на несколько
фаз:
• 1) адгезию (прилипание) объекта к цитолемме
фагоцитирующей клетки;
• 2) поглощение объекта путем образования вначале
углубления инвагинации, а затем передвижения ее
в гиалоплазму.
Цитоплазма
• Термин «цитоплазма» ввёл Эдуард Страсбургер в
1882 году.
• Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри
живой клетки, перемещая вместе с собой
различные вещества, включения и органоиды. Это
движение называется циклозом.
• Важнейшая роль цитоплазмы — объединение всех
клеточных структур (компонентов) и обеспечение
их химического взаимодействия. Она выполняет и
другие функции, в частности,
поддерживает тургор клетки.
Эндоплазматический ретикулум
• внутриклеточный органоид эукариотической клетки,
представляющий собой разветвлённую систему из окружённых
мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.
ЭПР
• Мембрана ЭПР морфологически идентична оболочке
клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким
образом, полости эндоплазматического ретикулума
открываются в межмембранную полость ядерной
оболочки. Мембраны ЭПС обеспечивают активный
транспорт ряда элементов против градиента
концентрации. Нити, образующие эндоплазматический
ретикулум, имеют в поперечнике 0,05—0,1 мкм (иногда
до 0,3 мкм), толщина двухслойных мембран,
образующих стенку канальцев, составляет около
50 ангстрем (5 нм, 0,005 мкм).
• Эндоплазматический ретикулум не является
стабильной структурой и подвержен частым
изменениям.
Выделяют два вида ЭПР:
• гранулярный (шероховатый)
эндоплазматический ретикулум;
• агранулярный (гладкий)
эндоплазматический ретикулум.
Функции ЭПР
• При участии эндоплазматического ретикулума
происходит трансляция и транспорт белков, синтез и
транспорт липидов и стероидов. Для ЭПС характерно также накопление
продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие
в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например
после митоза). Эндоплазматический ретикулум содержит
внутриклеточный запас кальция, который является, в частности,
медиатором сокращения мышечной клетки. В клетках мышечных
волокон расположена особая форма эндоплазматического
ретикулума — саркоплазматическая сеть.
• Синтез гормонов
• К гормонам, которые образуются в агранулярной ЭПС, принадлежат,
например, половые гормоны позвоночных животных и стероидные
гормоны надпочечников.
Функции ЭПР
• Нейтрализация ядов
• Гладкий эндоплазматический ретикулум клеток печени
принимает активное участие в нейтрализации всевозможных
ядов. Ферменты гладкого ЭПР присоединяют к молекулам
токсичных веществ гидрофильные радикалы, в результате чего
повышается растворимость токсичных веществ в крови и моче,
и они быстрее выводятся из организма. В случае непрерывного
поступления ядов, медикаментов или алкоголя образуется
большее количество агранулярного ЭПР, что повышает дозу
действующего вещества, необходимую для достижения
прежнего эффекта.
• Роль во взрослении растительной клетки
• Также гладкая ЭПС синтезирует провакуоли, необходимые для
жизни растительной клетки.
Аппара́т (ко́мплекс) Го́льджи
• — мембранная структура
эукариотической клетки, органелла, в
основном предназначенная для выведения
веществ, синтезированных
в эндоплазматическом ретикулуме.
Аппарат Гольджи был назван так в честь
итальянского учёного Камилло Гольджи,
впервые обнаружившего его в 1898 году.
Строение. Комплекса Гольджи.
• Строение. Комплекс Гольджи представляет собой стопку
дискообразных мембранных мешочков (цистерн), несколько расширенных
ближе к краям, и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В
растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок (диктиосомы), в
животных клетках часто содержится одна большая или несколько,
соединённых трубками, стопок. Диктиосомы и везикулы.
В Комплексе Гольджи выделяют 3 отдела цистерн,
окружённых мембранными пузырьками:
•
•
•
•
Цис-отдел (ближний к ядру);
Медиальный отдел;
Транс-отдел (самый отдалённый от ядра).
Эти отделы различаются между собой набором
ферментов. В цис-отделе первую цистерну называют
«цистерной спасения», так как с её помощью рецепторы,
поступающие из промежуточной эндоплазматической
сети, возвращаются обратно. Фермент цис-отдела:
фосфогликозидаза (присоединяет фосфат к углеводу —
маннозе). В медиальном отделе находится 2 фермента:
манназидаза (отщепляет манназу) и Nацетилглюкозаминтрансфераза (присоединяет
определенные углеводы — гликозамины). В транс-отделе
ферменты: пептидаза (осуществляет протеолиз) и
трансфераза (осуществляет переброс химических групп).
Функции
Аппарата Гольджи
• Разделение белков на 3 потока:
– лизосомальный — гликозилированные белки (с маннозой)
поступают в цис-отдел комплекса Гольджи, некоторые из них
фосфорилируются, образуется маркёр лизосомальных
ферментов — манноза-6-фосфат. В дальнейшем эти
фосфорилированные белки не будут подвергаться модификации, а
попадут в лизосомы.
– конститутивный экзоцитоз (конститутивная секреция). В этот поток
включаются белки и липиды, которые становятся компонентами
поверхностного аппарата клетки, в том числе гликокаликса, или же
они могут входить в состав внеклеточного матрикса.
– Индуцируемая секреция — сюда попадают белки, которые
функционируют за пределами клетки, поверхностного аппарата
клетки, во внутренней среде организма. Характерен для
секреторных клеток.
Модификация белков в аппарате Гольджи
• В цистернах аппарата Гольджи
созревают белки предназначенные для секреции,
трансмембранные белки плазматической
мембраны, белки лизосом и т. д. Созревающие
белки последовательно перемещаются по
цистернам в органеллы, в которых происходят
их модификации —
гликозилирование и фосфорилирование. При Огликозилировании к белкам
присоединяются сложные сахара через
атом кислорода. При фосфорилировании
происходит присоединение к белкам остатка
ортофосфорной кислоты.
Транспорт белков из аппарата Гольджи
• В конце концов от транс-Гольджи отпочковываются пузырьки,
содержащие полностью зрелые белки. Главная функция
аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него
белков. В аппарате Гольджи происходит формирование
«трехнаправленного белкового потока»:
• созревание и транспорт белков плазматической мембраны;
• созревание и транспорт секретов;
• созревание и транспорт ферментов лизосом.
• С помощью везикулярного транспорта прошедшие через
аппарат Гольджи белки доставляются «по адресу» в
зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток».
Механизмы этого процесса также не до конца понятны.
Известно, что транспорт белков из аппарата Гольджи требует
участия специфических мембранных рецепторов, которые
опознают «груз» и обеспечивают избирательную стыковку
пузырька с той или иной органеллой.
Лизосомы
• Многие гидролитические ферменты
лизосом проходят через аппарат Гольджи,
где они получают «метку»
Рибосо́ма